Расчетная часть-Расчёт фундамента и основания под эстакадную ёмкость блока дополнительных емкостей для хранения бурового раствора-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчёт фундамента и основания под эстакадную ёмкость блока дополнительных емкостей для хранения бурового раствора: Расчёт горизонтальной плиты основания, Проверка горизонтальной плиты основания по допускаемому напряжению, Расчёт наиболее нагруженной стойки основания, РАСЧЁТ ФУНДАМЕНТА-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

4.1. РАСЧЁТ ОСНОВАНИЯ


Задание: Рассчитать основание блока эстакадных ёмкостей изображённого на рисунке 4.1.

4.1.1 Расчёт горизонтальной плиты основания
В качестве горизонтального основания используется железная плита длиной
9,06 м, шириной 3 м, высотой 0,3 м, изготовленная из Стали 55 ГОСТ 1050 – 88. Допускаемое напряжение для стали 55 т=315МПа

Расчёт производится по схеме изображённой на рисунке 4.2

Определение реакций в опорах
Вертикальная проекция реакции RA RAy определяется из уравнения суммы изгибающих моментов относительно точки С по оси OY:

Мс=0
Р*l2-RAy(l1+l2)=0;
RAy=P*l2/(l1+l2)

где Мс – сумма крутящих моментов относительно точки С;
Р - вес заполненной ёмкости, равный 300 кН;
RAy – вертикальная проекция реакции от левой опоры;
l1 – длина первого участка, равная 1,83 м;
l2 – длина второго участка, равная 2,7 м;

RAy=300*103*2,7/(1,83+2,7)=178,8 кН;

Так как приложена симметричная нагрузка, то RAy=RBy=178,8 кH.

Реакция Rc определяется из уравнения суммы реакций проекций всех сил на ось OY:

FY=0;
RAy - 2P+RC+RBy=0;
RC=2P- RAy- RBy

где FY – сумма реакций проекций всех сил на ось OY;
RAy – вертикальная проекция реакции от левой опоры;
Р - вес заполненной ёмкости, равный 300 кН;
RC – реакция от центральной опоры;
RBy – вертикальная проекция реакции от правой опоры;
RС=2*300*103 – 178,8*103 - 178,8*103=242,4*103 Н=242,4 кН

Полные реакции в опорах определяются делением их вертикальных проекций на косинус угла :

RA=RAy/Cos;
RB=RBy/Cos

где - угол между реакцией опоры и её вертикальной проекцией.
RAy – вертикальная проекция реакции от левой опоры;
RBy – вертикальная проекция реакции от правой опоры.

Определение изгибающих моментов по участкам:

Первый участок

MI= RAy z1

где MI – изгибающий  момент на первом участке;
RAy – вертикальная проекция реакции от левой опоры;

При z1=0 MI=0 кН
При z1=l1 MI=327,2 кН

Второй участок

MII= RAy(l1+ z2) – Pz2

где MII – изгибающий момент на втором участке;
RAy – вертикальная проекция реакции от левой опоры;
Р - вес заполненной ёмкости, равный 300 кН;
l1 – длина первого участка, равная 1,83 м;

При z2=0 MII=327,2 кН
При z2=l2 MII=0 кН

Третий участок

MIII= RAy(l1+ l2+z3) – P(l2+ z3)+RСz3

где MIII – изгибающий момент на третьем участке;
RAy – вертикальная проекция реакции от левой опоры;
Р - вес заполненной ёмкости, равный 300 кН;
l1 – длина первого участка, равная 1,83 м;

l2 – длина второго участка, равная 2,7 м;
RC – реакция от центральной опоры.

При z3=0 МIII=0 кН
При z3=l3 MIII =327,2 кН

Четвёртый участок

MIV= RByz4

где MIV – изгибающий момент на четвёртом участке;
RBy - вертикальная проекция реакции от правой опоры.

При z4=0 MIV=0 кН
При z4=l4 MIV=327,2 кН

На рисунке 4.2 изображена эпюра изгибающих моментов

Напряжение, действующее на горизонтальную плиту основания, определяется по формуле:

=Мизг/W

где - напряжение действующее на горизонтальную плиту основания;
Мизг – максимальный изгибающий момент, действующий на горизонтальную плиту основания, равный 327,2 кН;
W – момент сопротивления горизонтальной плиты основания.

Так как рассчитываемая плита выполнена в виде прямоугольного параллепипеда, то её момент сопротивления рассчитывается, как момент сопротивления прямоугольника:


W=b2*h/6

Где b – ширина плиты, равная 3м;
h – высота плиты, равная 0,015м

Wy = 32*0,015/6=0,0225 м3



Таким образом напряжение действующее на горизонтальную плиту равно:

=327,2*103/0,0225=14,5МПа


4.1.2 Проверка горизонтальной плиты основания по допускаемому напряжению

Основное требование расчёта по несущей способности сводится к условию:



Допускаемое напряжение данной плиты с учётом коэффициента запаса прочности рассчитывается по формуле:

=т/n;

где  - допускаемое напряжение;
т – предел текучести плиты, равный 315 МПа;
n – коэффициент запаса прочности, принимаемый от 1,5 до 3,выбираем 1,7

=315*106/1,7=185,29*106=185,29 МПа

185,29*10614,5*106


Горизонтальная плита основания выдержит нагрузки.


4.2.1. Расчёт наиболее нагруженной стойки основания

Стойки основания изготовлены из бесшовной холодно- и тепло деформированной трубы ГОСТ 8734-87 110*10 из стали 10 ГОСТ 1050-88 с т=260МПа. Наиболее нагруженной стойкой является центральная стойка.

Основное требование расчёта по несущей способности сводится к условию

сж

где  - предел прочности на сжатие
сж – действующее напряжение сжатия





Действующее напряжение сжатия равно:

сж=N/F

где N – сила действующая на стойку, равная RC =242,4 кН;
F – площадь поперечного сечения стойки

F=(d2-d02)/4;

где =3,14
d – наружный диаметр стойки, равный 110мм;
d0 – внутренний диаметр трубы, равный 90мм.

F=3,14*(0,112-0,092)/4=0,00314м2;
сж=242,4*103/0,00314=77,19 МПа.

Предел прочности на сжатие вычисляется по формуле:

=т/n

где т – предел текучести, равный 260 МПа;
n –коэффициент запаса прочности, равный 1,7.

=260/1,7=152,9 МПа

Следовательно стойка выдержит нагрузку.
























Рисунок 4.1. Блок эстакадных ёмкостей









Рисунок 4.2 Расчётная схема горизонтальной плиты основания и эпюра изгибающих моментов





5. РАСЧЁТ ФУНДАМЕНТА

Задание: рассчитать фундамент под блок эстакадных ёмкостей , изображённого на рисунке 4.1.

В качестве железобетонного фундамента используем железобетонную плиту размерами: длиной 0,5 метра, шириной 0,52 метра и высотой 0.1 метра. Допустимое напряжение для железобетона []жб= 0.7÷3.5 МПа, выберем среднее значение, т.е. []жб= 2.1 МПа

Основное требование расчёта по несущей способности сводится к условию

=N/F[]

где N – сила действующая на фундамент от веса металлоконструкции ёмкости, основания и жидкости находящейся в ёмкости;
F – площадь фундамента;
- действующее давление на фундамент;
[] – допускаемое напряжение на фундамент.

N=(mёмк.+mосн.+mж)*g

где mёмк –масса металлоконструкции ёмкости, равная 3500 кг;
mосн - масса основания ;
mж – масса жидкости находящейся в баке;
g – ускорение свободного падения, равное 9,81м/с2

Масса основания рассчитывается из суммы всех её составных частей. Для более жёсткой конструкции крайние стойки основания стянуты поперечной трубой, того же диаметра.

mосн=Vпл*пл+ Vст*ст.

Где Vпл – объём горизонтальной плиты основания;
пл – плотность материала горизонтальной плиты основания, равная7820 кг/м3
Vст – общий объём стоек основания;
ст – плотность материала стоек основания, равная 7850 кг/м3

Vпл= b*h*l

Где b –ширина плиты основания, равная 3 м;
h - высота плиты основания, равная 0,015м;
l – длина плиты основания, равная 9,06м.

Vпл= 3*0,015*9,06=0,41м3

Vст=l**(rн-rвн)

где l – общая длина труб стоек основания, равная 36,2м;
rн – наружный радиус трубы, равный 0,055м;
rвн – внутренний радиус трубы, равный 0, 45м.

Vст=36,2*3,14*(0,055-0,045)=0,11м3;
mосн=0,41*7820+0,11*7850=4069,7 кг

Предположим, что ёмкость полностью заполнена водой. Следовательно, масса воды при объёме двух ёмкостей 60 м3 составляет 60*103кг.

N=(3500+4069,7+60*103)*9.81=662858,76 Н

=662858,76/1,26=2,55*106Па=2,55 МПа
2,55 МПа2,1 МПа

Фундамент выдерживает данную нагрузку.